物理-人教版-一轮复习-22版：第2讲 闭合电路欧姆定律（创新设计）-第八章 恒定电流-课件

第2讲闭合电路欧姆定律第八章

恒定电流一、串、并联电路的特点1.特点对比

串联并联电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝______________________电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝______________________电阻R＝R1＋R2＋…＋RnI1＋I2＋…＋InU1＝U2＝…＝Un2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻______其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻______其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻。(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。大于小于B 【自测1】

一个量程为0～150V的电压表，内阻为20kΩ，把它与一个大电阻串联后接在110V电路的两端，电压表的读数是5V。这个外接电阻是(

) A.240Ω B.420kΩ C.240kΩ

D.420Ω二、电源闭合电路的欧姆定律1.电源②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成______本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。(2)内阻：电源内部导体的电阻。电能2.闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成______，跟内、外电阻之和成______。正比反比①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋______。②功率表达式：IE＝IU＋I2r。Ir3.路端电压与外电阻的关系C 【自测2】

电源的电动势为4.5V、外电阻为4.0Ω时，路端电压为4.0V，若在外电路中分别并联一个6.0Ω的电阻和串联一个6.0Ω的电阻，则两种情况下的路端电压分别约为(

) A.4.3V

3.72V

B.3.73V

4.3V C.3.72V

4.3V D.4.2V

3.73V三、电路中的功率1.电源的总功率(1)任意电路：P总＝______＝________＋IU内＝P出＋P内。(2)纯电阻电路：P总＝_______IEIU外I2(R＋r)

2.电源内部消耗的功率 P内＝______＝IU内＝P总－P出。I2r3.电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝______＝IE－I2r＝P总－P内。(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系IU【自测3】

(2020·北京市密云区第一次测试)如图1所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E＝6V，当变阻箱阻值为R＝4Ω时，闭合开关后，电压表读数U＝4V，求：(1)电路中的电流I和电源内阻r；(2)电源的输出功率P和效率η；(3)试推导说明当R为多大时，电源的输出功率最大。图1答案(1)1A

2Ω

(2)4W

66.67%

(3)见解析(2)电源的输出功率P输＝I0U＝1×4W＝4W(3)电源的输出功率为研透命题点命题点二电路中的功率及效率问题命题点一电路的动态分析命题点三对电源U－I图线的理解和应用命题点四含电容器电路的分析命题点五电路故障分析命题点一电路的动态分析1.动态电路的特点

断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。2.电路动态分析的两种方法(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。【例1】

(多选)(2020·江苏苏北四市第一次调研)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图2所示的电路。闭合开关，下列说法正确的是(

)A.仅光照变强，小灯泡变亮B.仅光照变弱，小灯泡变亮C.仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮D.仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮图2AC 解析仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，则总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，A正确；同理分析，仅光照变弱，灯泡变暗，B错误；仅将滑片向a端滑动，接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，总电流增大，灯泡的功率变大，灯泡变亮，C正确；同理分析，仅将滑片向b端滑动，灯泡变暗，D错误。BC 【变式1】

(多选)[2020·陕西渭南市教学质量检测(Ⅰ)]如图3所示，电流表示数为I，电压表示数为U，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器C所带的电荷量为Q，电源内阻不能忽略。当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，下列说法正确的是(

)A.U增大、I减小

B.U减小、I增大 C.P增大、Q减小

D.P、Q均减小图3解析当变阻器滑动触头向右缓慢滑动时，接入电路中的电阻减小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，由路端电压U＝E－Ir知U变小，电压表示数减小，电流表示数增大，R2两端电压增大，功率P增大，电容器与变阻器并联，所以电容器两端电压减小，由公式Q＝CU可知，电荷量减小，故B、C正确。命题点二电路中的功率及效率问题3.电源的最大输出功率(纯电阻电路)P出与外电阻R的函数关系可用如图所示图象表示，由图象可以看出：【例2】

如图4所示，E＝8V，r＝2Ω，R1＝8Ω，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：解析(1)将R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势E′＝E＝8V，内阻r′＝r＋R1＝10Ω，且为定值。利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R2＝r′＝10Ω时，R2有最大功率，图4(2)因R1是定值电阻，所以流过R1的电流越大，R1的功率就越大。答案(1)10Ω

1.6W

(2)0

5.12W

80%(3)不能理由见解析【变式2】(多选)如图5所示，电源电动势E＝6V，小灯泡L的规格为“3V

0.9W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝8Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝2Ω。则(

)A.电源内阻为2ΩB.电动机正常工作的电压为3VC.电动机输出的机械功率为0.54W，其效率为75%D.电源的效率约为75%图5AC 当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压U机＝E－I(RL＋r)＝2.4V，选项B错误；电动机的输入功率P入＝U机I＝0.72W，而它的热功率P热＝I2R0＝0.18W，则它输出的机械功率P机出＝P入－P热＝0.54W，命题点三对电源U－I图线的理解和应用电源的U－I图象与电阻的U－I图象比较

电源U－I图象电阻U－I图象图形物理意义电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻两端的电压随电阻中电流的变化关系【例3】

(2020·安徽安庆市期末质量监测)某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系图如图6所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路。R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大，可采用的接法是(

)A.将R1单独接到电源两端B.将R1、R2并联后接到电源两端C.将R1、R2串联后接到电源两端D.将R2单独接到电源两端图6A 解析根据闭合电路欧姆定律U＝E－Ir知，I＝0时，U＝E，图象的斜率的绝对值等于r，则由电源的U－I图线得到：电源的电动势为E＝3V，内阻为r＝0.5Ω。由电阻的伏安特性曲线求出R1＝0.5Ω、R2＝1Ω。R1单独接到电源两端时，两图线的交点表示电路的工作状态，可知，电路中的电流为3A，路端电压为1.5V，则电源的输出功率为P出1＝1.5V×3A＝4.5W；R2单独接到电源两端输出功率为P出2＝2V×2A＝4W。所以将R1单独接到电源两端时电源的输出功率最大，故A正确，B、C、D错误。【变式3】

[2020·北京市朝阳区4月测试(A)]如图7所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，各电表均为理想电表。在a、b两点间接入一个内阻不可忽略的电源后，调节R2。关于电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象，下列说法正确的是(

)图7A.只有图①是合理的

B.只有图②是合理的C.只有图③是合理的

D.图①、③是合理的C 解析设电源电动势为E，内阻为r，根据串联电路分压原理得E＝Ir＋I(R1＋R2)＝I(r＋R1)＋U2U1＝IR1整理得U2＝－(R1＋r)I＋EU1＝R1I根据U－I图象得k1＝R1k2＝－(R1＋r)可得电压表U2的U－I图象的斜率绝对值大于U1的U－I

图象的斜率，故A、B、D错误，C正确。命题点四含电容器电路的分析1.电路简化

在恒定的直流电路中，把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2.电容器的电压 (1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 (2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线。3.电容器的电荷量及变化(1)利用Q＝CU计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。【例4】

(2020·全国卷Ⅰ，17)图8(a)所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图象中，正确的是(

)图8A解析由图(b)可知，在0～1s时间内，电容器两极板之间电压为零，说明电容器没有充放电，电路中没有电流，根据欧姆定律可知电阻R两端电压为零；在2～3s时间内，电容器两极板之间电压恒定且不为零，说明电容器带电荷量不变，电路中没有电流，电阻R两端电压为零；在3～5s时间内，电容器两极板之间电压均匀减小，说明电容器均匀放电，则电路中有反方向恒定电流，且电流小于充电电流，电阻R两端电压反向恒定，且电压小于充电时两端电压，所以电阻R两端电压UR随时间t变化的图象正确的是A。【变式4】

阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图9所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(

)图9C解析S断开时等效电路如图甲所示，甲S闭合时等效电路如图乙所示，乙【变式5】

(2020·河南省顶尖名校4月联考)如图10所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是(

)A.只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D.若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动图10A解析逐渐增大R1的光照强度，R1的电阻减小，回路总电阻减小，回路总电流增大，根据P＝UI＝I2R可知R0上消耗的电功率变大，恒定电路中电容器所在支路相当于断路，滑动R3的滑片不改变电路通电情况，不会发生任何变化，故B错误；调节R2的滑动端向下移动时，回路总电阻不发生变化，电压表测的路端电压也不发生变化，示数不变，但是电容器两端分得的电压增大，电场强度增大，电场力大于重力，带电微粒向上运动，故C错误；若断开开关S，则电容器在与R2、R3组成的电路中放电，电荷量减少，电压减小，电场力减小，带电微粒向下运动，故D错误。命题点五电路故障分析1.故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零。 (2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为